en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-06-30-38
УДК: 621.315.592
Оптические свойства квантовых точек InGaP(As) в гетероструктурах GaAs/AlGaAs/InGaP/InGaAs
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Андрюшкин В.В., Новиков И.И., Гладышев А.Г., Бабичев А.В., Неведомский В.Н., Папылев Д.С., Колодезный Е.С., Карачинский Л.Я., Егоров А.Ю. Оптические свойства квантовых точек InGaP(As) в гетероструктурах GaAs/AlGaAs/InGaP/InGaAs // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 6. С. 30–38. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2024-91-06-30-38
Andryushkin V.V., Novikov I.I., Gladyshev A.G., Babichev A.V., Nevedomsky V.N., Papylev D.S., Kolodeznyi E.S., Karachinsky L.Ya., Egorov A.Yu. Optical properties of InGaP(As) quantum dots in GaAs/AlGaAs/InGaP/InGaAs heterostructures // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 6. P. 30–38. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2024-91-06-30-38
Vladislav V. Andryushkin, Innokenty I. Novikov, Andrey G. Gladyshev, Andrey V. Babichev, Vladimir N. Nevedomsky, Denis S. Papylev, Evgenii S. Kolodeznyi, Leonid Ya. Karachinsky, and Anton Yu. Egorov, "Optical properties of InGaP(As) quantum dots in GaAs/AlGaAs/InGaP/InGaAs heterostructures," Journal of Optical Technology. 91(4), 378-382 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.91.000378
Предмет исследования. Квантовые точки InGaP(As) в гетероструктурах GaAs/AlGaAs/InGaP/ InGaAs. Цель работы. Установление зависимости длины волны максимума спектра фотолюминесценции полупроводниковых квантовых точек InGaP(As) от расположения квантовых ям InGaAs в гетероструктурах GaAs/AlGaAs/InGaP/InGaAs. Метод. Квантовые точки InGaP(As) были получены методом молекулярно-пучковой эпитаксии путём замещения фосфора мышьяком в тонком слое InGaP в процессе эпитаксиального роста. Оптические свойства квантовых точек InGaP(As) исследовались методом спектроскопии фотолюминесценции. Основные результаты. Показано, что использование квантовой ямы InGaAs в качестве поверхности формирования трансформируемого в квантовые точки слоя InGaP не оказывает влияния на длину волны максимума спектра фотолюминесценции квантовых точек. При этом при заращивании квантовых точек квантовой ямой InGaAs толщиной 5 нм и с мольной долей InAs 0,17 наблюдается длинноволновых сдвиг спектра фотолюминесценции квантовых точек на величину 56 нм. Поверхностная плотность квантовых точек составила 1,3х1012 см–2. Практическая значимость. Полученные в работе результаты исследования оптических свойств квантовых точек InGaP(As) могут найти своё применение для разработки активной области источников излучения ближнего инфракрасного диапазона.
квантовые точки, гетероструктуры, молекулярно-пучковая эпитаксия, полупроводники
Благодарность:работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проект тематики научных исследований № 2019-1442 (код научной темы FSER-2020-0013)
Коды OCIS: 130.5990, 160.6000, 250.5590
Список источников:1. Леденцов Н.Н., Устинов В.М., Егоров А.Ю. и др. Оптические свойства гетероструктур с квантовыми кластерами InGaAs–GaAs // Физика и техника полупроводников. 1994. Т. 28. № 8. С. 1483–1487.
2. Жуков А.Е., Егоров А.Ю., Ковш А.Р. и др. Инжекционный гетеролазер на основе массива вертикально совмещенных квантовых точек InGaAs в матрице AlGaAs // Физика и техника полупроводников. 1997. Т. 31. № 4. С. 483–487.
3. Малеев Н.А., Жуков А.Е., Ковш А.Р. и др. Гетероструктуры с несколькими слоями InAs/InGaAs-квантовых точек для источников оптического излучения диапазона длин волн 1,3 мкм // Физика и техника полупроводников. 2000. Т. 34. № 5. С. 612–616.4. Цырлин Г.Э., Петров В.Н., Масалов С.А. и др. Самоорганизация квантовых точек в многослойных структурах InAs/GaAs и InGaAs/GaAs при субмонослойной эпитаксии // Физика и техника полупроводников. 1999. Т. 33. № 6. С. 733–737.
5. Karachinsky L.Y., Kettler T., Gordeev N.Y. et al. High-power singlemode CW operation of 1.5 μm-range quantum dot GaAs-based laser // Electron. Lett. 2005. V. 41. № 8. P. 478–480. https://doi.org/10.1049/el:20050536
6. Ledentsov N.N., Shchukin V.A., Kettler T. et al. MBEgrown metamorphic lasers for applications at telecom wavelengths // J. Cryst. Growth. 2007. V. 301. P. 914–922. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.09.035
7. Haglund E.P., Kumari S., Haglund E. Silicon-integrated hybrid-cavity 850-nm VCSELs by adhesive bonding: Impact of bonding interface thickness on laser performance // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2017. V. 23. № 6. P. 1700109. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2016.2633823
8. Kakuma S., Noda K. Practical and sensitive measurement of methane gas concentration using a 1.6 μm vertical-cavity-surface-emitting-laser diode // Sens. Mater. 2010. V. 22. № 7. P. 365–375.
9. Rablau C. LIDAR — A new (self-driving) vehicle for introducing optics to broader engineering and non-engineering audiences // Fifteenth Conference on Education and Training in Optics and Photonics: ETOP 2019. Quebec, Canada. May 21–24, 2019. P. 111430C-1–111430C–14. https://doi.org/10.1117/12.2523863
10. Schimpf C., Reindl M., Huber D. et al. Quantum cryptography with highly entangled photons from semiconductor quantum dots // Sci. adv. 2021. V. 7. № 16. P. eabe8905. https://doi.org/10.1126/sciadv.abe890
11. Bozzio M., Vyvlecka M., Cosacchi M. et al. Enhancing quantum cryptography with quantum dot single-photon sources // npj Quantum Inf. 2022. V. 8. № 1. P. 104. https://doi.org/10.1038/s41534-022-00626-z
12. Michler P. Single semiconductor quantum dots. Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. 389 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-87446-1
13. Schlottmann E., Schicke D., Kruger F. et al. Stochastic polarization switching induced by optical injection in bimodal quantum-dot micropillar lasers // Opt. Express. 2019. V. 27. № 20. P. 28816–28831. https://doi.org/10.1364/oe.27.028816
14. Tang X., Yin Z., Zhao J. et al. A new method of two-step growth of InAs/GaAs quantum dots with higher density and more size uniformity // Nanotechnol. 2005. V. 17. № 1. P. 295–299. https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/1/050
15. Kim J.S., Kawabe M., Koguchi N. Ordering of highquality InAs quantum dots on defect-free nanoholes // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. № 7. P. 072107-1–072107-3. https://doi.org/10.1063/1.2174097
16. Colombo D., Sanguinetti S., Grilli E. et al. Efficient room temperature carrier trapping in quantum dots by tailoring the wetting layer // J. Appl. Phys. 2003. V. 94. № 10. P. 6513–6517. https://doi.org/10.1063/1.1622775
17. Крыжановская Н.В., Гладышев А.Г., Блохин С.А. и др. Оптические и структурные свойства массивов квантовых точек InAs, осажденных в матрицу InxGa1–xAs на подложке GaAs // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38. № 7. С. 867–871.
18. Гладышев А.Г., Бабичев А.В., Андрюшкин В.В. и др. Исследование оптических и структурных свойств трехмерных островков InGaP(As), сформированных методом замещения элементов пятой группы // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. № 12. С. 2139–2142. https://doi.org/10.21883/JTF.2020.12.50133.129-20
19. Крыжановская Н.В., Драгунова А.С., Комаров С.Д., и др. Оптические свойства трехмерных островков InGaP (As), сформированных методом замещения элементов пятой группы // Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129. № 2. С. 218–222. https://doi.org/10.21883/OS.2021.02.50561.263-20
20. Mantri M.R., Panda D., Gazi S.A. et al. Impact of growth rate variabilities of quantum dots and capping layer on photoluminescence of epitaxially grown InAs quantum dots // Proc. SPIE 11291. Quantum Dots, Nanostructures, and Quantum Materials: Growth, Characterization, and Modeling XVII. 2020. V. 11291. P. 8–14. https://doi.org/10.1117/12.2547134
21. Yuan Q., Liang B., Zhou C. et al. Interplay effect of temperature and excitation intensity on the photoluminescence characteristics of InGaAs/GaAs surface quantum dots // Nanoscale Res. Lett. 2018. V. 13. P. 1–9. https://doi.org/10.1186/s11671-018-2792-y
22. Mirin R.P., Ibbetson J.P., Nishi K. et al. 1.3 μm photoluminescence from InGaAs quantum dots on GaAs //Appl. Phys. Lett. 1995. V. 67. № 25. P. 3795–3797. https://doi.org/10.1063/1.115386 23. Liu X., Liu J., Liang B. et al. Type-II characteristics
of photoluminescence from InGaAs/GaAs surface quantum dots due to Fermi level pinning effect //Appl. Surf. Sci. 2022. V. 578. P. 152066. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152066